内容正文:
第4讲 数列求和
(时间:45分钟,满分:60分)
1.(13分)已知数列{an}满足a1=1,nan+1-(n+1)an=1,数列{bn}满足bn=.
(1)证明:{bn}是常数数列;
(2)若数列{cn}满足cn=sin+,求{cn}的前2n项和S2n.
2.(15分)已知{an}是无穷正整数数列,定义操作D(k,s)为删除数列{an}中除以k余数为s的项,剩下的项按原先后顺序不变得到新数列{bn}.若an=3n-1,n∈N*,进行操作D(3,1)后剩余项组成新数列{bn},设数列{log3(an+bn)}的前n项和为Sn.
(1)求Sn;
(2)设数列{cn}满足cn=log3b2n-1,求数列{}的前n项和.
3.(15分)(2025·江苏南通模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=4,2Sn=(n+1)an,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,证明:Tn<3.
4.(17分)设{an}是等差数列,{bn}是各项均为正数的等比数列,2an=a2n-1,a4=7,b1=2a1,b3+b5=40.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(2)设数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn.
①证明<1;
②求(-1)iTi.
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第4讲数列求和
1.解:(1)证明:因为61一6--
n(1+a41上+1)(1+az】
叶1m
=tn3++1-(+1a=H1-+1
+1m
(+1n
=0,所以bn+1=bn,所以{bn}是常数数列.
(2)因为a=1,所以b,=b1=生=2,
所以+=2,所以a,=2n-1.
所以cn=sim[受(2n-1]+22m-1=sin(m-受)+22m-1,
所以S,=[sin受十sin要+sim受+.十sim(2m-受)]+(21+23+25+.+24r-1)
=(1-1+1-1+.-1)+2141=2+12
14
3
2.解:(1)因为an=3n-1,可知a1=1(满足除以3余数为1),当n≥2时,am为3的倍数,
进行操作D(3,1),即删除a1,剩余a2,a3,a4,a5,,
则b,=a+1=3%,可得log3(a,+b,)=log3(3w-1+3")=log3(4·3w-1)=n+log34-1,
所以S,=+1+(1og34-1)m
2
(2)由(1)可知cm=log3b2m-1=log332m-1=2n-1,
1
则=2m2叶1=专(点-),
所以数列{的前n项和T。=支(1-青+青-言十十点一本)=支(1-动)=品。
3.解:(1)当n≥2时,2Sn=(n十1)a,2Sm-1=nan-1,相减可得2am=(n+1)am-nam-1,
化简可得是=片,由累乘法可得a,=品·器··贵·a=舟··…呈×4=4n,
显然a1=4满足上式,故数列{an}的通项an=4n.
(2)证明:由bn=是=4n·(专)”,
则Tm=4×青+8×(青)2+12×(青)3+十4n·(青)”,
青Tm=4×(专)2+8×(青)3+12×(专)4+十4n·(青)+1,
两式相减可得号I,=4×待十4×(专)2+4×(青)3++4×(专)n-4n·(青)n+1
=4x0月-a…》12-2x》。…(
所以Tm=3-3×(青)n-2n·(青)n=3-(3十2n)·(青)n<3.
4.解:(1)设等差数列{am}的公差为d,等比数列{b}的公比为q(q>0),
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an=a+(n-1)d,bn=big"1,
因为2a,=a2m-1,可得2a1+2d(n-1)=a1+d(2n-1)-1,解得a=d-1,
又因为a4=a+3d=7,可得a1=1,d=2,
(b1=2a=2,
又由b1=2a且b+b,=40,可得{b4q2+bgt=40,解得g=2(负值舍去),
所以a4m=2n一1,bn=2”
(2)①证明:由a,=2n-1,可得S,=a=,
2
所以熟-行古中中,
凸+1
测召器=(1-)+(分-字)++[京-中7]=1-中7<1.
②由b,=2”,可得7m=221=2+1-2,
1-2
则(-1)2m-172-1V52n1+(-1)272NS2
=-(22m-2)(2n-1)+(22m+1-2)2n=(2n+1)·221-2=(2n十1)·4n-2,
可得Am=3×41+5×42+..+(2n-1)×4m-1+(2n+1)·4",
则44m=3×42+5×43+.+(2n-1)×4+(2n+1)·4+1,
两式相减得-34m=12+2(42+43+..十4")-(2n+1)·4m+1,
=12+2.坐-(2m+1)×4r1=手-专(6m+1D·4+1,
所以Aw=号+青(6n十1)·4+1,
即2(-1)x5=号+o+112n
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